一种低密度、高强度、耐刮擦改性聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种低密度、高强度、耐刮擦改性聚丙烯复合材料，本发明的聚丙烯复 合材料具有工艺简单、耐刮擦等优点，同时可以实现车用材料的轻量化。
【背景技术】
[0002] 随着汽车行业的快速发展，安全性、舒适性、轻量化、低气味等成为汽车工业发展 的主要趋势。聚丙烯具有加工性能优良、性价比高、耐热和化学药品性好等优点，广泛应用 于汽车内外饰件中，如仪表板、门板、立柱、保险杠等。
[0003] 当前人们随着消费观念的不断改变，对汽车内饰件的美观性、环保性等也提出了 更高的要求。尤其是耐刮擦性能较差会很大程度影响产品的美观度，同时汽车零部件在运 输装配或使用过程中，会不可避免的产生划痕、轻微碰撞等，这将导致产品出现发白现象， 影响产品的外观质量。
[0004] 专利CN101173074A公开了一种具有耐划伤性能的聚丙烯组合物及其制备方法，该 具有耐划伤性能的聚丙烯组合物中添加芥酸酰胺助剂，用于改善聚丙烯复合材料的表面性 能，降低材料的摩擦系数，从而提高耐划伤性能。但是，由于芥酸酰胺的气味较大，影响产品 的散发性能;专利CN 101864115A公开了一种耐刮擦抗冲击的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯改 性材料，其选用了一种特殊的丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯来改善聚丙烯材料的耐刮擦性能。 但是，材料的强度大幅度降低，从而无法满足实际的使用要求;专利US7208536公开了一种 耐刮擦聚丙烯复合材料，其通过在高结晶聚丙烯中加入橡胶组分，无机填料和铝基硅氧烷 色母粒来制成耐刮擦聚丙烯，此种高聚硅氧烷的表面张力较小，在成型过程中能迀移到产 品表面形成一个润滑剂分子的薄层，该种表面润滑作用能够减小表面划伤摩擦系数从而提 高材料的表面耐划伤性能。然而，由于有机硅氧烷的价格较高，大大增加了材料的成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是开发一种工艺简单的聚丙烯复合材料，该复合材料具有良好耐刮 擦性能以及拉伸强度，同时密度较低，可以满足汽车零部件轻量化的要求。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
[0007] -种低密度、高强度、耐刮擦改性聚丙烯复合材料，包括以下按重量份计的原料： 聚丙熾 46~89重量份： 增韧剂 5~15重量份； 无机填料 5~20重量份 玻璃微珠 1~10重量份；
[0008] 偶联剂 0~3重量份； 抗氧剤 ：0.1~2重量份； 光稳定剂 0.1 ~1重量份； 其它助剂 0~3重量份。
[0009] 所述聚丙烯在230°C、2.16kg负荷条件下熔体流动速率为2~60g/10min。
[0010] 所述聚丙烯为均聚丙烯或嵌段共聚丙烯;均聚丙烯的结晶度为70~100%，等规度 为99~100%;嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，乙烯单体重复单元摩尔含量为4~10%。
[0011] 所述增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物，并优选密度为0.88~0.90g/cm3、在230°C和 2.16kg负荷条件下恪融指数为0.5~10g/10min的乙稀-辛稀线性共聚物。
[0012] 所述无机填料为滑石粉、碳酸钙和硅灰石中一种或几种组合物。
[0013] 所述玻璃微珠的密度为0.25-0.5g/cm3,粒径为30~100微米。
[0014] 所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种。
[0015] 所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂;主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一 种或几种混合;辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种混合。
[0016] 所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
[0017] 所述其它助剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。
[0018] 上述的低密度、高强度、耐刮擦改性聚丙烯复合材料，制备方法步骤如下：
[0019] (1)按上述重量配比称取各组分；
[0020] (2)将聚丙烯、增韧剂、无机填料、玻璃微珠、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂及其它助剂 在高速混合器中干混3~5分钟；
[0021] (3)将步骤(2)所得产物置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为:一区200~ 210°C，二区210~220°C，三区210~220°C，四区205~215°C ;停留时间为1~2分钟，压力为 12~18Mpa。
[0022] 本发明的优点在于：
[0023] 1:本发明所制得的改性聚丙烯复合材料具有优异的耐刮擦性能和较高的拉伸强 度。
[0024] 2:本发明所制得的改性聚丙烯复合材料密度较低，可以满足汽车零部件轻量化的 要求。
[0025] 3:本发明的制备方法工艺简单，成本较低。
【具体实施方式】
[0026]本发明的低密度、高强度、耐刮擦改性聚丙烯复合材料中，包括质量百分含量为46 ~89%的熔体流动速率(测试条件:230°C，2.16kg负荷)为2~60g/10min的均聚丙烯或嵌段 共聚丙烯(嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯其含量在4~lOmol%的范围内；均聚丙烯的结 晶度在70%以上，等规度大于99%);质量百分含量为5~15%、密度为0.88~0.90g/cm3、熔 融指数为〇. 5~10g/10min(测试条件:230°C，2.16kg负荷）的乙烯-辛烯线性共聚物作为增 韧剂;质量百分含量5~20%的滑石粉、碳酸钙、硅灰石的一种或它们的组合物等作为无机 填料;质量百分含量为1~10%，密度为〇. 25-0.5g/cm3，粒径为30~100微米的玻璃微珠;质 量百分含量为〇~3%的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种偶联剂。还包 括以受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种组成的主抗氧剂和以亚磷酸盐或酯类抗氧剂 中的一种或几种组成的辅抗氧剂为组分的抗氧剂，该抗氧剂在本发明聚丙烯组合物中的质 量百分比含量为0.1~2%。还包括质量百分含量为0.1~1 %的受阻胺类光稳定剂。还可以 包括质量百分含量为〇~3%的其它助剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂 等。
[0027] 使用前，按上述组分和重量配比称取原料，在高速混合器中干混3~5分钟;将混合 的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出、造粒，其工艺为:一区200~210°C，二区210~220°C， 三区210~220°C，四区205~215°C;停留时间为1~2分钟，压力为12~18Mpa。
[0028] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施 例范围之中。
[0029] 实施例1
[0030] 本发明聚丙烯复合材料主要组分包括81.3%聚丙烯、5%增韧剂、7%滑石粉、3% 玻璃微珠、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.2 %光稳定剂944和0.2 %光 稳定剂770以及2%其它助剂。
[0031] 实施例2
[0032]本发明聚丙烯复合材料主要组分包括76.3%聚丙烯、5%增韧剂、10%滑石粉、5% 玻璃微珠、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.2 %光稳定剂944和0.2 %光 稳定剂770以及2%其它助剂。
[0033] 实施例3
[0034]本发明聚丙烯复合材料主要组分包括69.3%聚丙烯、8%增韧剂、12%滑石粉、7% 玻璃微珠、1 %偶联剂、0.1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.2 %光稳定剂944和0.2 %光 稳定剂770以及2%其它助剂。
[0035] 实施例4
[0036] 本发明聚丙烯复合材料主要组分包括63.3%聚丙烯、8%增韧剂、15%滑石粉、 10 %玻璃微珠、1 %偶联剂、〇 . 1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.2 %光稳定剂944和 0.2%光稳定剂770以及2%其它助剂。
[0037] 上述实施例主要成分质量百分含量见表1。
[0038] 表1实施例1~4主要组分含量(质量百分含量）
[0039]
[0040]
[0041] 对比例1
[0042] 本对比例聚丙烯复合材料主要组分包括81.3%聚丙烯、5%增韧剂、10%滑石粉、 1 %偶联剂、〇. 1 %抗氧剂3114和0.2 %抗氧剂168、0.2 %光稳定剂944和0.2 %光稳定剂770 以及2%其它助剂。
[0043] 对比例2